繼電保護自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

馬志豪

（上海閔行燃氣發(fā)電有限公司，上海 201100）

引言

自動化技術(shù)是高新技術(shù)當(dāng)中普及率比較高的一種，將自動化技術(shù)和繼電保護技術(shù)結(jié)合起來，是未來一段時間確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的必然選擇。從實際情況來看，繼電保護自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用確實發(fā)揮了應(yīng)有的作用，但是其具體的應(yīng)用細節(jié)還不夠清晰，這方面的研究，可謂是勢在必行。

1 工作原理與基本要求

繼電保護裝置是繼電保護技術(shù)得以落實的重要基礎(chǔ)，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下繼電保護裝置將會將系統(tǒng)電力的物理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息數(shù)據(jù)，并根據(jù)確定的啟動標(biāo)準(zhǔn)，及時自動啟動并對脈沖信號即時分析，最終達到保護電路的效果。繼電保護裝置大致可以分成測量、執(zhí)行、邏輯等幾個模塊，不同的模塊在繼電保護過程中扮演著不同的角色，如測量模塊，往往承擔(dān)著接收信號、將信號數(shù)據(jù)和規(guī)定數(shù)據(jù)進行比對的任務(wù)。在獲取比對結(jié)果后，邏輯模塊將會發(fā)揮作用，對上一個步驟得到的比對信息進行細致分析，在獲得具體邏輯數(shù)值的基礎(chǔ)上，把分析得到的結(jié)果轉(zhuǎn)化為動作信號傳遞到執(zhí)行模塊。而執(zhí)行模塊則承擔(dān)著接收邏輯信號和指令，根據(jù)指令做出動作，是繼電保護裝置發(fā)揮作用的實現(xiàn)模塊，具有不可估量的重要性。

要充分了解電力系統(tǒng)繼電保護裝置的要求。繼電保護自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠從根本上提升電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。相比于傳統(tǒng)的繼電保護方法，自動化繼電保護往往更穩(wěn)定、更高效、保護效果更為突出。繼電保護裝置能夠在發(fā)現(xiàn)故障的情況下，經(jīng)過各個模塊的一系列運算和信號傳輸，及時切斷故障元件所處的電路，從而降低電力系統(tǒng)故障可能帶來的一系列嚴重影響。從實際工作經(jīng)驗來看，自動化繼電保護技術(shù)具有切斷效率高、運算速度快的優(yōu)勢，能夠在發(fā)生故障后最快地切斷線路，避免故障造成整個電力系統(tǒng)的癱瘓。相比于過去的繼電保護方法，繼電保護自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，明顯是一次技術(shù)上的突破性嘗試，具有一定的現(xiàn)實意義。

2 繼電保護自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

電力系統(tǒng)本身比較復(fù)雜，包含大量的電器元件等。這些設(shè)備和元件都可能在運行過程中發(fā)生各種各樣的故障，進而造成電力系統(tǒng)的整體運行出現(xiàn)問題。想要規(guī)避某處故障帶來的嚴重后果，就必須要合理利用繼電保護自動化技術(shù)，從根本上降低故障的負面影響。

2.1 電網(wǎng)運行維護

輸變電電網(wǎng)是我國電力系統(tǒng)中最不可忽視的組成部分，其是否能夠安全穩(wěn)定運行，很大程度上決定了電力系統(tǒng)的運行質(zhì)量。而繼電保護自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，則從根本上降低了電氣故障發(fā)生幾率，能夠確保輸變電電網(wǎng)的安全性。在應(yīng)用過程中，技術(shù)人員需要了解電網(wǎng)對安裝繼電保護裝置的基本要求，并根據(jù)相關(guān)規(guī)定選擇靈敏度適中、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性突出的繼電保護裝置。另外，還需要充分考慮到輸變電電網(wǎng)自身的實際情況，根據(jù)電網(wǎng)經(jīng)過地區(qū)的地理位置、電磁干擾及氣候條件等，確定繼電保護自動化技術(shù)的具體應(yīng)用方案，避免繼電保護裝置在特殊條件下失去應(yīng)用價值的問題。

2.2 發(fā)電機繼電保護

電力系統(tǒng)包括大量電氣設(shè)備，而發(fā)電機是其中的核心和根本。發(fā)電機出現(xiàn)故障的情況下，電力系統(tǒng)的運行自然無法繼續(xù)。發(fā)電機最常見的故障為定子組匝間短路，這種故障會導(dǎo)致短路位置的發(fā)電機組相關(guān)設(shè)備溫度持續(xù)升高，在高溫的影響下發(fā)動機內(nèi)部絕緣層會逐漸失去效果，進而造成發(fā)電機無法正常運行的后果。為了解決這個問題，技術(shù)人員一般會在發(fā)電機處安裝保護匝間裝置，降低發(fā)生短路的可能性。繼電保護裝置在這個過程中，同樣能夠發(fā)揮積極作用，在接收到發(fā)電機單相接地電流超過規(guī)定目標(biāo)數(shù)值的相關(guān)信號后，繼電保護設(shè)備可及時應(yīng)對故障。

發(fā)電機故障多種多樣，比如在出現(xiàn)低負荷狀態(tài)的情況下，發(fā)電機會發(fā)生絕緣擊穿故障，而繼電保護裝置能夠第一時間切斷電源并發(fā)出警告信號，避免發(fā)電機受到損壞。

2.3 變壓器繼電保護

繼電保護自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，是電力系統(tǒng)新技術(shù)的一次探索，其能夠根據(jù)電壓等級、變壓器容量等信息，實現(xiàn)有效的系統(tǒng)保障。為了確保變壓器繼電保護的效果，技術(shù)人員需要合理選擇繼電保護裝置，通過科學(xué)計算方法，避免差動保護的問題。僅就目前來看，繼電保護自動化技術(shù)在變壓器保護中的應(yīng)用可以分成三方面:第一，接地保護。變壓器屬于極為重要的電氣設(shè)備，它的接地系統(tǒng)往往十分成熟，技術(shù)人員需要根據(jù)有關(guān)技術(shù)要求，對接地左右兩側(cè)進行零序電流保護。對那些沒有自接地系統(tǒng)的變壓器，技術(shù)人員則可以采用零序電壓保護的方式進行處理。第二，瓦斯保護。變壓器當(dāng)中有油箱設(shè)備，油箱發(fā)生故障的情況下，變壓器中的絕緣材料會在電弧作用下逐漸分解，并在接觸到油料的情況下產(chǎn)生大量氣體，如果不能及時地對氣體進行處理，就可能會發(fā)生嚴重的爆炸事故。除了會導(dǎo)致經(jīng)濟損失之外，還可能造成極其嚴重的人身傷害，這顯然不符合電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的有關(guān)要求。繼電保護自動化技術(shù)應(yīng)用到變壓器中，則能夠有效地解決這一問題，其能夠?qū)崿F(xiàn)油箱設(shè)備的自動保護，發(fā)現(xiàn)異常電弧的情況下第一時間切斷電源，避免問題進一步擴大。第三，短路保護。變壓器故障類型比較多，而短路故障屬于其中最常見、危害性最大的一類故障，其可能會導(dǎo)致變壓器損壞等一系列嚴重后果。繼電保護自動化技術(shù)應(yīng)用到變壓器短路處理中以后，這樣的問題得到了妥善解決。繼電保護設(shè)備能夠在發(fā)現(xiàn)短路故障的情況下，第一時間切斷變壓器電源系統(tǒng)，保護系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2.4 線路接地保護

從實際的工作經(jīng)驗來看，電力系統(tǒng)的電器元件和輸變電網(wǎng)絡(luò)情況比較復(fù)雜，不同線路有著截然不同的接地方法，這給繼電保護帶來了一定的影響。但是無論是何種接地方式，其原理都是利用大電流、小電流兩種不同類型的方式實現(xiàn)電流導(dǎo)出，以保證電力系統(tǒng)安全性。其中大電流接地保護主要是在電力系統(tǒng)不能正常運行的情況下切斷電源，保證電力系統(tǒng)安全。而小電流的接地保護則是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下發(fā)出警報信號。繼電保護自動化技術(shù)在線路接地中的應(yīng)用主要可以分成以下兩方面:第一，零序電壓。電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定的情況下，電力系統(tǒng)中并不會存在零序電壓，但是在運行出現(xiàn)故障時，零序電壓將會帶來嚴重的影響。而繼電保護裝置則能夠自動地完成應(yīng)對處理，并把系統(tǒng)故障情況傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，技術(shù)人員可據(jù)此信號及時趕赴現(xiàn)場進行處理，從根本上解決電力系統(tǒng)故障，在此基礎(chǔ)上恢復(fù)電力系統(tǒng)運行，即可規(guī)避安全事故。第二，零序電流。在電力系統(tǒng)無法正常運行的情況下，電路中的零序電流會大幅度提升，在這種情況下繼電保護裝置將會第一時間切斷電源，使零序電流在無故障線路傳輸?shù)浇拥鼐€，并最終實現(xiàn)系統(tǒng)保護。

2.5 母線繼電保護

繼電保護自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，具有不可忽視的實際價值，除了上文中提到的內(nèi)容之外，其還能在母線保護中發(fā)揮作用。母線是電力系統(tǒng)中最重要的組成部分。母線出現(xiàn)故障的情況下，電力系統(tǒng)必然無法正常運行。從目前來看，繼電保護裝置能夠通過比對相位的方法，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。技術(shù)人員可以通過優(yōu)化母線元件設(shè)計的方式，合理利用電流互感器保證繼電保護裝置能夠發(fā)揮應(yīng)有的作用，在安裝好電流互感器的基礎(chǔ)上，根據(jù)母線運行實際情況選擇最佳的連接位置，從而達到提升母線繼電保護效果的目標(biāo)。

3 結(jié)束語

電力資源是現(xiàn)代化社會必不可少的重要資源，其能夠在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活等方面發(fā)揮積極作用。我國的電力系統(tǒng)建設(shè)已經(jīng)初步取得成果，為人民群眾帶來了巨大的便利。但是與此同時也必須要看到，電力系統(tǒng)運行中仍然存在一些影響穩(wěn)定性的因素，甚至可能導(dǎo)致嚴重的經(jīng)濟損失和人身傷害。繼電保護自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，則能夠有效解決這一問題，在規(guī)避電力安全事故的基礎(chǔ)上，切實保證電力系統(tǒng)的正常運行。